与自然吸气相比,涡轮增压有改善发动机输出功率、扭矩和加速特性,提高燃油经济性,降低燃烧不充分对环境造成的污染等优点,但该技术也存在涡轮介入转速高、涡轮迟滞、过热等缺点。通过使用轻量化耐热材料可进一步提高增压涡轮的性能,高温钛合金、高铌Ti-A1金属间化合物是实现增压涡轮轻量化、低惯量目标的理想材料。钛合金具有密度小、比强度、比模量高等优点,而被广泛应用于航空、航天等领域,但600℃以上抗氧化性能不足限制了钛合金在高温场合下的应用。高铌Ti-Al金属间化合物具有良好的高温抗氧化性能。采用激光熔覆技术制备高铌Ti-Al金属间化合物涂层,以阻止氧化性气氛与钛合金基材之间的直接接触是改善钛合金高温抗氧化性能有效途径之一。目前采用激光熔覆技术制备高铌Ti-Al金属间化合物涂层以提高钛合金高温抗氧化性能方面的研究鲜见涉及。鉴于此本课题研究Ti-Al-Nb混合元素粉末原位反应机理、激光原位合成高铌Ti-Al金属间化合物涂层的微观组织及相组成、热处理对涂层微观组织和相组成的影响、涂层的抗高温氧化性能及氧化机理,得出了如下结论：激光原位合成高铌Ti-Al金属间化合物复合涂层主要由单质Nb和金属间化合物γ-TiAl α2-Ti3Al、Ti3Al2等物相组成。涂层中没有出现具有外延生长特性的柱状晶组织,而是形成了细小均匀的等轴晶组织。涂层与基材之间存在明显缺陷而未形成完整的冶金结合界面。Ti、Al粉末之间的原位反应进行得较为充分,而Nb原位反应不充分而沉积在涂层底部而引起局部偏聚。通过热处理可以在涂层中得到γ-TiAl+α2-Ti3Al双相层片状／近层片状组织,消除Nb在涂层中的宏观偏析并使界面结合转变为完整的冶金结合。在950℃循环氧化条件下,未经过热处理的涂层抗氧化性能相对BT3-1钛合金基材提高约1个数量级,热处理后涂层抗氧化性能提高20倍以上。热处理对涂层抗氧化性能原因的改善表现在两个方面：一是使涂层与基材之间的界面结合为完整的冶金结合,避免界面缺陷成为氧化性气氛短路扩散的通道,提高涂层对基材的保护作用。二是优化了涂层的结构,充分发挥高Nb合金化对Ti-Al金属间化合物抗氧化性能的改善作用,提高涂层本身的抗氧化性能。